שבירת סימטריה ספונטנית – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
שורה 7:
במסגרת [[תורת הכיול]] (gauge theory) ניתן להפעיל [[פעולת חבורה על קבוצה|פעולות]] מסוימות על השדות של הלגראנז'יאן כך שהוא לא ישתנה. פעולות אלו קרויות טרנספורמציות כיול, והן מגדירות חבורת סימטריות שמספר ה[[קבוצת היוצרים של חבורה|יוצרים]] שלה קובע את מספר [[בוזון כיול|בוזוני הכיול]] של המודל<ref>מספר היוצרים הבלתי תלויים של החבורה שווה ל[[ממד (מתמטיקה)|]] של ההצגה הצמודה (adjoint represantation).</ref>.
כל עוד הסימטריה מדויקת, לבוזוני הכיול של המודל אין [[מסה]]. כך למשל, השדות שמופיעים בלגראנז'יאן של ה[[כרומודינמיקה קוונטית|כרומודינמיקה הקוונטית]], שמתארת את פעולתו של [[הכוח הגרעיני החזק]], סימטריים תחת טרנספורמציות כיול המהוות איברים של החבורה (3){{כ}}SU. לחבורה זו יש שמונה יוצרים ולכן קיימים שמונה בוזוני כיול חסרי מסה הנושאים את הכוח הגרעיני החזק. בוזונים אלו קרויים [[גלואון|גלואונים]]. באופן דומה, ה[[פוטון]] הוא בוזון כיול חסר מסה שקיומו נובע מהסימטריה של שדות לגראנז'יאן ה[[אלקטרודינמיקה קוונטית|אלקטרודינמיקה הקוונטית]] לטרנספורמציות כיול המהוות איברים של החבורה (1){{כ}}U, שיש לה יוצר אחד. אולם, ל[[בוזוני W ו-Z]], הנושאים את [[הכוח הגרעיני החלש]], יש מסה, ולכן [[אינטראקציה]] זו לא ניתנת לתיאור בעזרת סימטריה מדויקת.
[[יויצ'ירו נאמבו]], חתן [[פרס נובל לפיזיקה]] לשנת [[2008]], היה הראשון שהציע להשתמש במודל של שבירת סימטריה ספונטנית בפיזיקת החלקיקים. הוא עשה זאת בשנת [[1960]]. נאמבו ביצע ניתוח מחודש של [[תורת BCS]], המתארת את [[מוליכות-על|מוליכות-העל]], ועשה השלכה שלה לפיזיקת החלקיקים לצורך תיאור הכוח הגרעיני החזק. כיום ידוע שהמודל שאותו הגה נאמבו, המבוסס על שבירה ספונטנית של [[סימטריה כיראלית]] אינו מדויק, ואף על פי כן פיתוח של אותו מודל, הקרוי [[תורת ההפרעות הכיראלית]], מאפשר את ביצועם של חישובים הנוגעים לכוח הגרעיני החזק שאינם אפשריים באמצעות הכרומודינמיקה הקוונטית, המדויקת יותר.
שורה 13:
בצורתה הפשוטה, המתייחסת ל[[סימטריה גלובלית]] (שאינה תלויה במיקום), חוזה שבירת סימטריה ספונטנית את קיומם של [[בוזון|בוזונים]] [[חלקיק סקלרי|סקלריים]] (חסרי [[ספין]]) וחסרי מסה, המכונים [[בוזון גולדסטון|בוזוני גולדסטון]]. במסגרת תורת הכיול, המבוססת על [[סימטריה לוקאלית]] (התלויה במיקום), בוזוני גולדסטון אלו לא מתארים [[חלקיק]]ים אמיתיים, אלא מסבירים חלק מ[[דרגת חופש|דרגות החופש]] של בוזוני הכיול.
[[מנגנון היגס]], הצופה את קיומו של [[בוזון היגס]], עומד בבסיס [[המודל הסטנדרטי]] של [[חלקיקי יסוד|חלקיקי היסוד]]. מנגנון היגס מבוסס על שבירה ספונטנית של סימטריית [[הכוח האלקטרו-חלש]], המסומנת על ידי (1){{כ}}U{{כ}}×{{כ}}(2){{כ}}SU, באמצעות מצב הואקום הלא-סימטרי של שדה ההיגס. במסגרת מנגנון זה, בוזוני גודלסטון המתאימים לסימטריה, מסבירים את קיומו של [[קיטוב]] אורכי אצל בוזוני הכיול של הכוח האלקטרו-חלש, בוזוני W ו-Z. קיטוב כזה לא קיים אצל הפוטון, המהווה את בוזון הכיול המתאים לסימטריה השיורית (1){{כ}}U, שנותרת לאחר שבירת הסימטריה הספונטנית. בתור מודל המבוסס על שבירת סימטריה ספונטנית, מסביר מנגנון היגס את היותם של בוזוני W ו-Z בעלי מסה. בנוסף לכך, עקב
במסגרת של תורות רחבות יותר, שהמודל הסטנדרטי מהווה חלק מהן, יש העדפה לחיפוש שבירת סימטריה ספונטנית על פני שבירת סימטריה מפורשת. כך למשל, עבור [[סופר-סימטריה]], שחייבת להיות סימטריה שבורה, משום שהמסה של [[מיון החלקיקים#שותפי-על|שותפי-העל]] בהכרח גבוהה ממסת חלקיקי המודל הסטנדרטי, יש העדפה ברורה לחיפוש אופני שבירת סימטריה ספונטנית. הדבר אינו הכרחי, אך הניסיון שהצטבר בפיתוח המודל הסטנדרטי משפיע על ה[[פיזיקאי]]ם להעדיף כיוון זה. באופן דומה, עבור סימטריות רחבות, הנידונות במסגרת ה[[תאוריה מאוחדת גדולה|תאוריה המאוחדת הגדולה]], נחקרות בדרך כלל אפשרויות של שבירת סימטריה ספונטנית.
| |||